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Die Erfindung betrifft ein Schneidmesser, insbesondere für landwirtschaftliche Erntemaschinen, das aus einem Flachstahl gefertigt ist und einen Endabschnitt mit zumindest einer Schneide aufweist.
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Derartige Schneidmesser werden in unterschiedlichen landwirtschaftlichen Erntemaschinen verwendet, wie z. B. in Häckseleinrichtungen für Mähdrescher, in denen ausgedroschenes Stroh durch Häckseln zerkleinert wird. Häckselmesser werden jedoch auch in anderen Häckslern zum Zerkleinern von Erntegut oder anderen Pflanzen eingesetzt. Ferner werden solche Schneidmesser in Mähwerken eingesetzt. Für bestimmte Einsatzfälle werden auch in sich tordierte Häckselmesser eingesetzt, die einen Luftstrom erzeugen, durch den das Häckselgut gezielt verteilt werden kann, insbesondere bei Häckslern, die zur Verteilung des Häckselgutes auf dem Feld eingesetzt werden.
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Häcksler in Erntemaschinen, wie z. B. Mähdreschern, sind mit einer rotierenden Walze oder Trommel ausgerüstet, in denen eine Vielzahl von Messern fest oder pendelnd angeordnet sind. Hierbei sind die Messer sowohl über die Trommellänge als auch über den Trommelumfang verteilt. Ferner können feststehende Gegenmesser vorgesehen sein, so dass das zugeführte Schneidgut zwischen den bewegten und den feststehenden Messern zerkleinert wird.
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Die Standzeit und Stabilität der Schneidmesser bestimmt im wesentlichen die zuverlässige Funktion von Häckselvorrichtungen oder Mähwerken und damit auch die Einsatzfähigkeit von Mähdreschern während der Erntesaison. Häckselvorrichtungen arbeiten unter anderem nur dann vibrationsfrei, wenn die rotierenden Trommeln mit gleichschweren Schneidwerkzeugen bestückt sind. Muss z. B. ein gebrochenes oder abgenutztes Schneidmesser ersetzt werden, so muss auch das auf der gegenüberliegenden Seite der Häckseltrommel angeordnete Schneidmesser ausgewechselt werden, um das Gleichgewicht wieder herzustellen.
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Die rotierenden und ggfs. feststehenden Schneidmesser sind einem erheblichen Verschleiß unterworfen, der es erforderlich macht, sie in bestimmten Zeitabschnitten auszubauen und nachzuschleifen, bzw. zu wenden oder auch zu ersetzen, was mit einem bedeutenden Zeit- und damit Kostenaufwand verbunden ist.
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Es ist demnach wünschenswert, den erforderlichen Schärfegrad der Schneidmesser möglichst lange aufrechtzuerhalten. Zudem sollten die Schneidmesser nicht brechen oder sich verformen.
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Hierzu schlägt
DE 10 2008 049 317 A1 ein Schneidmesser der eingangs genannten Art vor, wobei der Endabschnitt unterschiedliche Härtezonen aufweist, um z. B. insbesondere im Bereich von Schneiden eine erhöhte Härte zu gewährleisten. Ferner sind Bereiche geringerer Härte vorgesehen, um ein Brechen des gesamten Schneidmessers zu vermeiden.
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Die
DD 260 178 A3 schlägt vor, bei keilförmig auslaufenden Schneiden eine Fläche der Schneide zu härten. Hierzu weist der gesamte Abschnitt eines auf einer Auflagefläche des Schneidmessers angeordneten Endabschnitts eine Härtezone mit der Größe des Grenzschneidenradius entsprechenden Dicke auf. Folglich ist eine Unterseite des Schneidmessers im Bereich der Schneide gehärtet und die übrigen Flächen nicht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schneidmesser bereitzustellen, dessen Standzeit und Widerstandsfähigkeit verbessert ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Schneidmesser, insbesondere für landwirtschaftliche Erntemaschinen, das aus einem Flachstahl gefertigt ist und einen Endabschnitt mit zumindest einer Schneide aufweist, wobei der Endabschnitt zumindest bereichsweise dünner ausgebildet ist als ein an den Endabschnitt anschließender Abschnitt des Schneidmessers, gelöst.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Schneidmesser im wesentlichen über eine Teillänge von lediglich etwa einem Vierteil bis einem Drittel der gesamten Längserstreckung des Schneidmessers an dem Schnittvorgang beteiligt ist. In diesem Bereich ist das Schneidmesser einem starken Verschleiß unterworfen. Zum einen verschleißen die scharfen Schneidkanten, wobei sich im Querschnitt der Schneide ein Radius ergibt. Dieser sollte 0,3 mm nicht überschreiten, um weiterhin gute Schnitteigenschaften zu gewährleisten. Zum anderen verschleißt das Schneidmesser in Richtung der Längserstreckung, wobei sich die Schneide im Laufe des Betriebseinsatzes zum Schneidmesserende hin abrundet, so dass die Schneide einen bogenförmigen Verlauf annimmt.
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Sowohl ebene als auch tordierte Schneidmesser müssen eine ausreichende Dicke aufweisen, damit sie sich unter den Einsatzbedingungen nicht unzulässig verformen. Dennoch kann der am Schnittvorgang unmittelbar beteiligte Endabschnitt des Schneidemessers in seiner Dicke ohne Beeinträchtigung der Messerstabilität vermindert werden. Durch die Verminderung der Dicke des Schneidmesser im Endabschnitt kann die dort vorgesehene Schneide günstig bogenförmig abnutzen. Es hat sich zudem gezeigt, dass durch die gezielte Verminderung der Dicke im Endabschnitt ein günstiger Verschleiß im Querschnitt erzielt wird, der selbst bei Abnutzung eine scharfe Schneidkante der Schneide beibehält.
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Das Schneidmesser weist in Längserstreckung betrachtet zwei Längskanten auf, die parallel zueinander verlaufen können. Zumindest an einer der beiden Längskanten ist über zumindest eine Teillänge eine Schneide vorgesehen. Die Schneide verläuft über die gesamte Länge des Endabschnitts und kann entweder ausschließlich am Endabschnitt vorgesehen sein oder länger ausgebildet sein. Der Endabschnitt befindet sich an einem freien Ende des Schneidmessers und umfasst Teilbereiche beider Längskanten. Die Schneide kann über die gesamte Längserstreckung der Längskanten verlaufen, wobei in diesem Fall nur ein Teilbereich der Schneiden aktiv am Schnittvorgang teilnimmt. Dieser Teilbereich weist erfahrungsgemäß eine Länge von ca. einem Viertel bis einem Drittel der gesamten Längserstreckung des Schneidmessers auf. Es können eine oder beide Längskanten eine Schneide aufweisen. Im Fall, dass beide Längskanten eine Schneide aufweisen, kann das Schneidmesser gewendet werden, sobald eine der Schneiden abgenutzt ist.
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An einem vom Endabschnitt abgewandten Ende des Schneidmessers kann ein Befestigungsabschnitt vorgesehen sein, der Befestigungsmittel umfasst, um das Schneidmesser an einem Rotorkörper eines Mäh- oder Häckselwerks zu befestigen. Die Befestigungsmittel sind in der Regel in Form einer Bohrung gestaltet.
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Am Endabschnitt kann ferner eine Querkante vorgesehen sein, die die beiden Längskanten miteinander verbindet. Die Querkante kann ebenfalls eine Schneide aufweisen, vorzugsweise über die gesamte Länge der Querkante. Die Schneide an der Querkante begünstigt zudem eine bogenförmige Abnutzung des Schneidmessers in Längsrichtung.
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Im Querschnitt betrachtet, sind die Schneiden jeweils keilförmig auslaufend gestaltet. Das Schneidmesser weist jeweils in den Bereichen der Schneiden eine obere Fläche, eine von der oberen Fläche abgewandte Messerfläche und eine Schrägfläche auf, wobei die Schrägfläche von der oberen Fläche zur Messerfläche verläuft und mit der Messerfläche eine Schneidkante mit einem spitzen Keilwinkel bildet. Üblicherweise ist davon auszugehen, dass das Schneidmesser aus einem Flachstahl mit rechteckigem Querschnitt gefertigt ist. Die beiden langen Seiten des Querschnitts des Flachstahls sind Bestandteil der oberen Fläche bzw. der Messerfläche. Zumindest eine der kurzen Seiten wird in der Regel abgeschliffen und bildet die Schrägfläche, die mit der Messerfläche eine keilförmig zulaufende Schneide bildet. Wenn das Schneidmesser zwei gegenüberliegende Schneiden an jeweils einer Längskante des Flachstahls aufweist, können diese Schneiden unterschiedlich angeordnet sein. Im Querschnitt betrachtet kann das Schneidmesser zum einen in Form eines Parallelogramms oder in Form eines Trapezes gebildet sein. Wenn die Schneiden derart ausgebildet sind, dass das Schneidmesser im Querschnitt als Trapez ausgebildet ist, ist eine Seite des Schneidmessers definitionsgemäß die Messerfläche und die andere Seite des Schneidmessers die obere Fläche. Wenn die Schneiden derart angeordnet sind, dass das Schneidmesser im Querschnitt als Parallelogramm gestaltet ist, bildet eine erste Seite des Schneidmessers die Messerfläche einer ersten Schneide und die obere Fläche einer zweiten Schneide. Die zweite Seite des Schneidmessers bildet die obere Fläche der ersten Schneide und die Messerfläche der zweiten Schneide.
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Vorzugsweise ist das Schneidmesser derart gehärtet, dass im Bereich der Schneiden die jeweilige Messerfläche eine höhere Härte aufweist als die jeweilige obere Fläche. Zudem kann vorgesehen werden, dass im Bereich der Schneiden die jeweilige Messerfläche eine höhere Härte aufweist als die jeweilige Schrägfläche.
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Somit ist das Schneidmesser im Endabschnitt hinsichtlich der Materialdicke dünner gestaltet, wobei zusätzlich die Messerfläche der Schneiden eine höhere Härte aufweist als die obere Fläche. Hierbei hat sich gezeigt, dass solche gestalteten Schneidmesser ohne zwischenzeitliches Nachschleifen solange im Einsatz bleiben können, bis der bogenförmig gebildete Verschleiß fast die Mitte der Querkante des Schneidmessers erreicht hat. Die Häckselqualität bleibt trotz Schneidenabnutzung nahezu konstant erhalten. Es ist darauf zurückzuführen, dass die Messerfläche gehärtet ist und somit das Schneidmesser in dem Härtebereich weniger verschleißt als in Richtung zur oberen Fläche. Da die Messerfläche bis zur Schneidkante der Schneide verläuft, weist die Schneidkante eine hohe Härte auf, wobei die Schrägfläche mehr abnutzt, so dass grundsätzlich ein spitzer Keilwinkel verbleibt, selbst wenn im Bereich der Schrägfläche ein erhöhter Verschleiß auftritt.
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Da festgestellt wurde, dass der Radius der Schneidkante im Übergang von der unteren Fläche zur Schrägfläche nicht über 0,3 mm betragen sollte, wird die obere Fläche des Schneidmessers einsatzgehärtet, wobei die obere Fläche für eine Einsatzhärtetiefe von 0,4 bis 0,6 aufgekohlt wird.
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Vor dem Härtevorgang können die Schneiden zudem mit Verzahnungen versehen werden oder das gesamte Schneidmesser tordiert werden.
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Das Schneidmesser wird aus einem Flachstahl gefertigt, wobei verschiedene Verfahrensabläufe möglich sind. Allen Verfahren ist gemeinsam, dass zur Verminderung der Schneidmesserdicke im Endabschnitt Material abgetragen wird und zur Herstellung der Schrägfläche ebenfalls Material abgetragen wird, wobei die abgetragenen Flächen nicht aufgekohlt sind. Es findet grundsätzlich eine Verminderung der Materialdicke am Endabschnitt des Flachstahls und ein Ausbilden von zumindest einer Schneide jeweils durch Abtragen von Material statt, wobei zumindest am Endabschnitt entlang zumindest einer Längskante des Flachstahls unter Bildung eines spitz auslaufenden Querschnitts die Schneide gebildet wird.
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Der Flachstahl kann vor dem Vermindern der Materialdicke und dem Ausbilden der zumindest einen Schneide aufgekohlt werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Flachstahl im Anschluss an das Vermindern der Materialdicke und das Ausbilden der zumindest einen Schneide gehärtet wird. Somit werden die vorher aufgekohlten Randschichten durch Abtragen des Materials wieder beseitigt, bevor ein Härten stattfindet. Die Flächen, die durch Abtragen von Material entstanden sind, weisen somit keine aufgekohlte Randschicht mehr auf und werden daher geringer gehärtet als die aufgekohlten Randschichten. Dies setzt selbstverständlich voraus, dass das Material zumindest über die Tiefe abgetragen wird, über die die Randschicht vorher aufgekohlt wurde.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Flachstahl zunächst aufgekohlt und gehärtet wird und im Anschluss die Materialdicke vermindert und die zumindest eine Schneide ausgebildet wird. Die gehärtete Randschicht wird somit im Bereich der oberen Fläche des Endabschnitts und der Schrägfläche wieder entfernt.
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Es kann auch vorgesehen werden, dass im Anschluss an das Vermindern der Materialdicke und das Ausbilden der zumindest einen Schneide die durch das Abtragen entstandenen Flächen zur Vermeidung einer Aufkohlung während eines Aufkohlungsverfahrens abgedeckt werden und daraufhin der Flachstahl aufgekohlt und gehärtet wird.
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Grundsätzlich kann sich an das Härten ein Anlassen anschließen.
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Es hat sich gezeigt, dass das Verhalten gegen Abnutzung des Schneidmessers dadurch begünstigt werden kann, dass nach der Aufkohlung ein Borieren, vorzugsweise bis zu einer Tiefe von 0,2 mm, stattfindet. Auch bei den obengenannten Einsatzhärteverfahren, kann dieses Borieren nach dem Aufkohlen während eines Einsatzhärteverfahrens durchgeführt werden.
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Vorzugsweise wird das Materialmittel abhebender Fertigungsverfahren, wie z. B. Schleifen oder Fräsen, durchgeführt.
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Vorzugsweise werden die Härteverfahren bis zur Erzielung einer Härte von 720 bis 830 V1 (Härte Vickers 1) und einer Härte im Kern von 360 bis 440 HB (Härte Brinell) durchgeführt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnungen mehr erläutert. Hierin zeigt
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1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Schneidmesser,
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2 eine Seitenansicht des Schneidmessers gemäß 1,
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3 einen Querschnitt des Schneidmessers im Endabschnitt und
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4 einen Querschnitt der Schneide gemäß 3 im vergrößerter Darstellung.
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Das in den Figuren dargestellte Schneidmesser 1 ist aus einem länglichen Flachmaterial mit rechteckiger Grundform und einem rechteckigen Querschnitt mit der Dicke D (siehe 3) hergestellt. In einem Endbereich weist der Schneidmesser 1 einen Befestigungsabschnitt mit einer Befestigungsbohrung 8 auf, mit der das Schneidmesser z. B. an eine Häckseltrommel montiert werden kann. Der dem Endbereich mit der Befestigungsbohrung 8 abgewandte Endbereich umfasst einen Endabschnitt S, welcher sich über die Länge LS erstreckt. Die Länge LS ist eine Teillänge der gesamten Längserstreckung L des Schneidmessers 1. Das Schneidmesser 1 weist ferner eine erste Längskante 2 und eine zweite Längskante 3 auf, die sich über die gesamte Längserstreckung L des Schneidmessers 1 erstrecken und parallel angeordnet sind. Grundsätzlich können die Längskanten 2, 3 jedoch auch, zumindest über einen Teil ihrer Längen, winklig zueinander angeordnet sein, insbesondere im Endabschnitt mit der Teillänge LS. An dem Ende des Endabschnitts S weist das Schneidmesser 1 ferner eine Querkante 4 auf, die von der ersten Längskante 2 zur zweiten Längskante 3 verläuft.
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An der ersten Längskante 2 ist eine erste Schneide 5, an der zweiten Längskante 3 eine zweite Schneide 6 und an der Querkante 4 eine dritte Schneide 7 vorgesehen. Die einzelnen Schneiden, 5, 6, 7 sind im wesentlichen identisch aufgebaut und werden im folgenden anhand der ersten Schneide 5 näher erläutert, welche insbesondere aus den 3 und 4 hervorgeht.
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Grundsätzlich weist das Schneidmesser 1 zwei Oberflächen 15, 16 auf. Hierbei handelt es sich um die größten Flächen des Flachmaterials, aus dem das Schneidmesser 1 gefertigt ist. Eine erste Oberfläche 16 der beiden Oberflächen 15, 16 bildet hierbei eine Messerfläche 9 der Schneide 5. An der ersten Längskante 2, welche genau genommen als Schmalfläche des Flachmaterials anzusehen ist, ist eine Schrägfläche 10 eingearbeitet, welche die beiden Oberflächen 15, 16 verbindet und mit der Messerfläche 9 einen Keil bildet, der spitz zu einer Schneidkante 11 ausläuft.
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Im Endabschnitt S ist die Dicke des Schneidmessers 1 auf die Materialdicke d reduziert. Hierzu wurde Material von der zweiten Oberfläche 16 des Schneidmessers 1 abgetragen, so dass eine obere Fläche 12 gebildet ist, die gegenüber der zweiten Oberfläche 16 stufenförmig versetzt ist. Um hier Kerbwirkungen zu vermeiden kann auch eine Abrundung oder ein kontinuierlicher Übergang vorgesehen sein. Grundsätzlich kann auch der gesamte Endabschnitt S keilförmig gestaltet sein, dessen Dicke von der Querkante 4 bis zum den Endabschnitt S anschließenden Abschnitt des Schneidmessers 1 kontinuierlich zunimmt.
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In der Draufsicht gemäß 1 ist zudem zu erkennen, wie die erste Schneide 5 im verschlissenen Zustand verläuft. Der Verlauf der verschlissenen ersten Schneide ist mit dem Bezugszeichen 17 versehen. Der Verlauf der verschlissenen Schneidkante der ersten Schneide mit dem Bezugszeichen 13.
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Im vergrößerten Querschnitt gemäß 4 ist ein Härteberreich 14 erkennbar, der von der Messerfläche 9 bzw. der ersten Oberfläche 15 ausgeht und eine Tiefe EHT aufweist. Die Messerfläche 9 weist eine höhere Härte auf als die übrigen Flächen, wie z.B. die Schrägfläche 10 oder die obere Fläche 12. In gleicher Weise ist die zweite Oberfläche 16 ungehärtet. Somit wird das Material an der Schrägfläche 10 unterhalb des Härtebereichs 14 schneller verschleißen als das Material im Bereich des Härtebereichs 14, so dass die Randschicht der Messerfläche 9 weniger verschleißt und durch Verscheiß der Schrägfläche „unterspült“ wird, so dass die Schneidkante 11 über dem Bereich der Tiefe EHT der gehärteten Randschicht nach vorne, d. h. in Schnittrichtung vorstehen wird und somit scharf bleibt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Tiefe EHT der gehärteten Randschicht so gewählt wird, dass die Schneidkante 11 nicht zu rund und damit zu stumpf wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schneidmesser
- 2
- erste Längskante
- 3
- zweite Längskante
- 4
- Querkante
- 5
- erste Schneide
- 6
- zweite Schneide
- 7
- dritte Schneide
- 8
- Befestigungsbohrung
- 9
- Messerfläche
- 10
- Schrägfläche
- 11
- Schneidkante
- 12
- obere Fläche
- 13
- Schneidkante (verschlissen)
- 14
- Härtebereich
- 15
- erste Oberfläche
- 16
- zweite Oberfläche
- 17
- erste Schneide (verschlissen)
- L
- Längserstreckung
- LS
- Länge des Endabschnitts
- S
- Endabschnitt
- D
- Materialdicke
- d
- Materialdicke
- EHT
- Tiefe der gehärteten Randschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008049317 A1 [0007]
- DD 260178 A3 [0008]
